Кіріспе

АҚШ-тың жақын инфрақызыл химиялық лазері

Химиялық оттегі-йод лазері (COIL) – жақын инфрақызыл химиялық лазер. Сәулесі инфрақызыл болғандықтан, оны қалыс көзбен көру мүмкін емес. Ол үздіксіз режимде мегаваттқа дейін шығыс қуатын ұлғайта алады. Оның шығыс толқын ұзындығы 1315 нм, бұл атомдық йодтың өту толқын ұзындығы.

Жұмыс істеу қағидаттары

Лазерге газ тәрізді хлор, молекулалық йод және сутек пероксиді мен калий гидроксидінің сулы қоспасы беріледі. Сулы пероксид ерітіндісі хлормен химиялық реакцияға түседі, нәтижесінде жылу, калий хлориді және қоздырылған күйдегі оттегі, синглет-дельта оттегі пайда болады. Қоздырылған оттегінің триплет-сигма негізгі күйіне спонтанды ауысуына тыйым салынған, бұл қоздырылған оттегінің спонтанды өмір сүру ұзақтығын шамамен 45 минутқа дейін ұзартады. Бұл синглет оттегінің энергиясын газ ағынындағы йод атомдарына беруіне мүмкіндік береді; атомдық йодтағы 2P3/2-ден 2P1/2-ге дейінгі атомдық өту, синглет оттегімен жақын резонанста болады, сондықтан бөлшектердің соқтығысуы кезінде энергия беру жылдам жүзеге асады. 2P1/2 қоздырылған йод атомдары лазердің оптикалық резонатор аймағында 1.315 мкм толқын ұзындығында стимуляцияланған эмиссияға ұшырайды және лазерлік сәуле шығарады. (Жоғарғы және төменгі йод атомдық күйлері кері айналдырылған, мұнда 2P1/2 жоғарғы күй болып табылады). Лазер салыстырмалы түрде төмен газ қысымында жұмыс істейді, бірақ газ ағыны реакция уақытында дыбыс жылдамдығына жақындауы керек; тіпті дыбыс жылдамдығынан асып түсетін ағын схемалары да сипатталған. Төмен қысым және жоғары жылдамдық лазерлік ортадан жылуды алып тастауды, жоғары қуатты қатты дене лазерлерімен салыстырғанда жеңілдетеді. Реакция нәтижесінде калий хлориді, су және оттегі пайда болады. Газдағы хлор мен йодтың іздері галогенді тазартқышпен алынып тасталады.

Тарих және қолдану

COIL-ті 1977 жылы АҚШ Әуе күштері әскери мақсаттар үшін әзірледі. Дегенмен, оның қасиеттері оны өнеркәсіптік өңдеуде де пайдалы етеді; сәулесі фокусқа келтіріледі және оптикалық талшық арқылы берілуі мүмкін, себебі оның толқын ұзындығы балқытылған кварцтан көп сіңірілмейді, бірақ металдар жақсы сіңіреді, осылайша лазерлік кесу және тесік жасауға ыңғайлы. Талшықпен байланыстырылған COIL арқылы тот баспайтын болаттан және хастеллойдан жылдам кесу көрсетілді. 1996 жылы TRW Incorporated компаниясы бірнеше секундқа созылған жүздеген киловатт қуатты үздіксіз сәуле алуға қол жеткізді. RADICL, зерттеу бағалауы, құрылғыны жетілдіру химиялық лазері – АҚШ Әуе күштері 1998 жыл шамасында сынаған 20 кВт COIL лазері. COIL – АҚШ әскери әуедегі лазерлік және жетілдірілген тактикалық лазерлік бағдарламаларының бір бөлігі. 2010 жылдың 11 ақпанында бұл қару Калифорнияның орталық жағалауында ракетаға сәтті шабуыл жасады, сынақ Point Mugu теңіз әуе соғыс орталығынан ұшқан Boeing 747 ұшағындағы лазер көмегімен жүргізілді (толық мәліметтер үшін Boeing YAL 1 қараңыз).

Иод негізіндегі басқа лазерлер

Барлық газ фазалы йодты лазер (AGIL) – барлық газ реагенттерін қолданатын ұқсас құрылым, ол әуе-ғарыш қолданыстары үшін жақсырақ жарайды. ElectricOIL, немесе EOIL, иодты лазерлік сәулеленуді газ-электрлік гибридтік нұсқада ұсынады.